Hidrológiai Közlöny 1975 (55. évfolyam)
10. szám - Papp Gábor: Egynyilású kishidak duzzasztásának számítása
Hidrológiai Közlöny 1975. 8. sz. 34 J Egynyílású kishidak duzzasztásának számítása 7 PAPP GÁBOR •• 1. Bevezetés Ebben a tanulmányban röviden ismertetjük a BME VÍZÉPÍTÉSI TANSZÉKÉN végzett kísérletet, amelynek célja — egyrészt az egynyílású kishidak duzzasztásának és az azt befolyásoló tényezők közötti összefüggések vizsgálata volt, — másrészt a kísérlet alkalmával meghatározott összefüggések olyan feldolgozása, aminek alapján a már említett hidak duzzasztásai egyszerűen számolhatók. A teljesség kedvéért és az olvasó tájékoztatására a 2. pontban összefoglaljuk azokat a hidraulikai tóteleket, amelyek köré a kb. 200 éves múltra tekinthető duzzasztási képletek csoportosíthatók, majd a 3. pontban röviden elemezzük a híd környezetében a szűkítés hatására bekövetkező áramvonal, vízszin ós energiavonal változásait. 2. Az eddigi számítások rövid áttekintése A természetes vízfolyások medrébe épített pillérek, hídfők, vagy egyéb mederszűkítósek (pl. duzzasztók) hidraulikai hatásának meghatározására a kutatók egymástól eltérő elméleti feltételezésből vezették le számítási képleteiket, amelyek igen tág határok között változó duzzasztást adnak ugyanazon esetre vonatkozóan. (Például Dupin 1848-ban és Lorenz 1910-ben közzétett képletei egymás között csaknem háromszázszoros eltérést mutatnak.) Azokat a hidraulikai tételeket, amelyek köré a számítási képletek csoportosíthatók a következőkben foglaljuk össze: — az alulról befolyásolt átbukásra vonatkozó bukóképlet alkalmazása, amikor a bukó koronája zérus magasságú, — a Bernoulli, vagy — az impulzus-tételt felhasználó számítások, — a vízfelszín alakulását pontosan leíró Krey képlet, — kísérleteken alapuló empirikus képletek. Theodor Rehbock empirikus képleteit kivéve mindegyik feltételezés csak közelítése a valóságban lejátszódó hidraulikai folyamatnak. Az említett képletek ismertetései, összehasonlításai és kritikai értékelései részletesen az [1, 2, 3, 4] irodalomban tanulmányozhatók. Amennyiben a duzzasztást a kisebb vízfolyások adottságaiból — nagyobb beépítettségi viszony — vizsgáljuk, az említett képleteknek még egy elméletileg jelentős hiányosságára kell rámutatni. Nevezetesen arra, hogy a számítás során a beépítettségi viszonyt vagy egyáltalán nem (bukóképlet), vagy csak kismértékű beépítettségig veszik figyelembe. *A Magyar Hidrológiai Társaság Hidraulikai ós Műszaki Hidrológiai Szakosztályában 1974. október 10-én elhangzott előadás. **BME Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézet, Budapest. Ez a viszonyszám pedig nagyobb mértékű keresztmetszet-beépítettség esetén jelentősen befolyásolja a duzzasztást. Rehbock első képlete a beépítettségi viszonyt 0,36-ig, a második képlete 0,16-ig veszi figyelembe. Kísérletünk alkalmával ez a viszonyszám 0,192—0,533 között változott . A bizonytalan számítási képletek a gyakorlati tervezések alkalmával, vagy hidraulikailag indokolatlanul nagy, vagy nem elegendő átfolyásszelvényeket eredményeznek. Egy hidraulikailag rosszul méretezett hidat láthatunk az 1. képen. 3. A híd környezetében bekövetkező hidraulikai jelenségek elemzése A továbbiakban duzzasztási értéken (jelölése: AH) a hídfők által felduzzasztott vízszin és az eredeti mederben a zavartalan permanens, egyenletes vízmozgás felszíne közötti legnagyobb különbséget értjük. Az értelmezést az 1. ábra hosszmetszete szemlélteti. Ahhoz, hogy a duzzasztási értéket hidraulikailag helyesen értékeljük, elemezzük az áramvonalak, a vízszin és az energiavonal változásait a hídfők Hidraulikailag rosszul méretezett kishíd <t>ue. 1. TudpaeAmecKu HenpaeuAbno paccwmamibiü MaAbtÜ MOCm Bild 1. Hydraulisch scldecht dimensionierte kleine Brücke
